Theta Probe: Small Spot XPS Spectrometer with Parallel ARXPS Capability
Brožury a specifikace | 2008 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) je klíčová metoda pro analýzu chemického složení a tloušťky ultra-tenkých povrchových vrstev. Pararelní ARXPS pak umožňuje simultánní sběr úhlově rozlišených spekter bez nutnosti naklápění vzorku. To zásadně zrychluje analýzy, minimalizuje možné systematické chyby a rozšiřuje možnosti kvantitativního zpracování dat.
Cílem článku je popsat konstrukci a výkonnost spektrometru Theta Probe, který kombinuje mikroohniskový monochromátor s paralelním ARXPS detektorem. Text předkládá přehled technických řešení pro:
Spektrometr Theta Probe se skládá z následujících klíčových modulů:
1. Small Area XPS umožňuje zdrojově definovanou analytickou oblast od 15 µm do 400 µm. Praktická rozlišitelnost až 8 µm potvrzena line-scanem na měděné mřížce.
2. Mapování až 70 × 70 mm vzorku se spektrum na každém pixelu a konstanta rozlišitelnost díky skenování vzorku pod paprskem.
3. PARXPS: Simultánní sběr úhlově a energeticky rozlišených dat bez naklápění vzorku. Umožňuje vytváření relativních hloubkových profilů i absolutní měření tlouštěk vrstev (přesnost porovnána s elipsometrií, korelace téměř lineární s odchylkou <1 nm).
4. Iontové profilování v kombinaci s legrafickými programy a vícebodovou automatizací zajišťuje vysokou propustnost laboratorního provozu.
5. Ukázkové aplikace: analýza korozních vrstev galvanizace, měření tlouštěk SiO2/Al2O3 nanovrstev, sub-povrchové vrstvy magnetických disků.
Theta Probe nabízí unikátní kombinaci mikroohniskového monochromátoru, paralelního úhlově rozlišeného detektoru a plně automatizovaného vzorkovacího systému. Výsledkem je flexibilní přístroj pro rychlé, přesné a vysoce citlivé analýzy tenkých vrstev, hloubková profilování a mapování chemického složení s širokým uplatněním v průmyslu i výzkumu.
X-ray
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) je klíčová metoda pro analýzu chemického složení a tloušťky ultra-tenkých povrchových vrstev. Pararelní ARXPS pak umožňuje simultánní sběr úhlově rozlišených spekter bez nutnosti naklápění vzorku. To zásadně zrychluje analýzy, minimalizuje možné systematické chyby a rozšiřuje možnosti kvantitativního zpracování dat.
Cíle a přehled článku
Cílem článku je popsat konstrukci a výkonnost spektrometru Theta Probe, který kombinuje mikroohniskový monochromátor s paralelním ARXPS detektorem. Text předkládá přehled technických řešení pro:
- malé analytické plochy (Small Area XPS, SAXPS),
- hloubkové profilování pomocí iontového leptání,
- mapování chemického složení a tloušťky vrstev,
- nepřetržitou vícebodovou analýzu a automatizaci.
Použitá instrumentace
Spektrometr Theta Probe se skládá z následujících klíčových modulů:
- Elektrostatické Radian vstupní čočkové pole se 60° úhlovým příjmem.
- 180° sférický analyzátor se dvěma detekčními režimy (konvenční a úhlově řešící).
- Dvourozměrný detektor umožňující až 112 energetických a 96 úhlových kanálů.
- Mikroohniskový rentgenový zdroj s pohyblivou Al anodou, Rowlandův kruh 250 mm.
- CCD mikroskop pro optickou alignaci vzorku (400 µm–4 mm zorné pole).
- EX05 iontová dělová hlava pro hloubkové profilování (100 eV–5 keV).
- Motorický pětiosý vzorkovací stolek (70 × 70 mm XY, 25 mm Z) s možností naklonění ±45° a kontinuální rotace.
- UHV komora z mu-metalu s turbomolekulárními a titanovými sublimujícími čerpadly.
- Řídicí a analytický software Avantage s funkcemi XPS mapování, hloubkových profilů, tloušťkových kalkulací a nelineárními fitovacími algoritmy.
Hlavní výsledky a diskuse
1. Small Area XPS umožňuje zdrojově definovanou analytickou oblast od 15 µm do 400 µm. Praktická rozlišitelnost až 8 µm potvrzena line-scanem na měděné mřížce.
2. Mapování až 70 × 70 mm vzorku se spektrum na každém pixelu a konstanta rozlišitelnost díky skenování vzorku pod paprskem.
3. PARXPS: Simultánní sběr úhlově a energeticky rozlišených dat bez naklápění vzorku. Umožňuje vytváření relativních hloubkových profilů i absolutní měření tlouštěk vrstev (přesnost porovnána s elipsometrií, korelace téměř lineární s odchylkou <1 nm).
4. Iontové profilování v kombinaci s legrafickými programy a vícebodovou automatizací zajišťuje vysokou propustnost laboratorního provozu.
5. Ukázkové aplikace: analýza korozních vrstev galvanizace, měření tlouštěk SiO2/Al2O3 nanovrstev, sub-povrchové vrstvy magnetických disků.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá a neinvazivní charakterizace ultra-tenkých vrstev a multi-vrstvených systémů.
- Vysoké prostorové rozlišení vhodné pro mikroštrukturované povrchy a polovodičové komponenty.
- Automatizovaná hloubková a povrchová analýza více vzorků pro QA/QC i výzkumné úlohy.
- Možnost retrospektivního zpracování map a PARXPS dat pro detailní chemické a tloušťkové zobrazování.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro automatizované vyhodnocování vrstev a chemických stavů.
- Vývoj in situ modulů pro analýzu povrchových změn v reálném čase (reakční buňky, moduly pro kontaktní měření plynů a kapalin).
- Zvyšování energetického a úhlového rozlišení detektoru pro detailnější studium nanostruktur.
- Rozšíření aplikací do biologie, polymerních materiálů a hybridních organicko-anorganických povrchových systémů.
Závěr
Theta Probe nabízí unikátní kombinaci mikroohniskového monochromátoru, paralelního úhlově rozlišeného detektoru a plně automatizovaného vzorkovacího systému. Výsledkem je flexibilní přístroj pro rychlé, přesné a vysoce citlivé analýzy tenkých vrstev, hloubková profilování a mapování chemického složení s širokým uplatněním v průmyslu i výzkumu.
Reference
- Thermo Fisher Scientific Inc. Application Note AN31055: Theta Probe – Small Spot XPS Spectrometer with Parallel ARXPS Capability, 2008.
- Application Note AN31014: Principy paralelního ARXPS a konstrukce relativních hloubkových profilů.
- Application Note AN31017: Charakteristika a provozní režimy iontové dělové hlavy EX05.
- Application Note AN31005: Softwarový modul pro výpočet tlouštěk vrstev z ARXPS dat.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Versatile XPS system for ultra-thin film analysis
2013|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Thermo Scientific Theta Probe Surface Analysis System Versatile XPS system for ultra-thin film analysis Thermo Scientific Theta Probe Powerful tools for ultra thin film analysis The Thermo Scientific™ Theta Probe is a high performance XPS system designed for ultra-thin film…
Klíčová slova
theta, thetaparxps, parxpsgun, gunavantage, avantagethin, thinray, rayprobe, probesource, sourceanode, anodedepth, depthelectron, electronfilm, filmlayers, layersmicrofocused, microfocusedspectroscopy
Angle Resolved XPS
2008|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 31014 Angle Resolved XPS Introduction Key Words • Surface Analysis • Depth Profiles • Thickness Measurement • Relative Depth Plots Using angle resolved XPS (ARXPS), it is possible to characterize ultra-thin films without sputtering. In most cases, ARXPS…
Klíčová slova
thickness, thicknessarxps, arxpslayer, layerangle, angleattenuation, attenuationdepth, depthoverlayer, overlayerxps, xpsinelastic, inelasticelastic, elasticangles, anglesphotoelectron, photoelectronfrom, fromnear, nearupon
Unattended Analysis of Multiple Insulating Samples
2008|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 31067 Unattended Analysis of Multiple Insulating Samples Introduction Key Words • Surface Analysis • Automation • Insulating Samples • Theta Probe The purchase of a modern XPS spectrometer is a major investment for any organization. It is therefore…
Klíčová slova
theta, thetaavantage, avantagedata, datacompensation, compensationmonochromator, monochromatortree, treespot, spotinsulating, insulatingexperiment, experimentcharge, chargemicrofocusing, microfocusingsystem, systemunattended, unattendedeach, eachanalysis
Characterization of Silicon Oxide and Oxynitride Layers
2008|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 31025 Characterization of Silicon Oxide and Oxynitride Layers Introduction Key Words • Surface Analysis • Chemical State • Distribution • Dose • Film Thickness • Uniformity Thermo Scientific Theta Probe and Theta 300 have been used to characterize…
Klíčová slova
oxynitride, oxynitridelayer, layerparxps, parxpsthickness, thicknessdose, dosesilicon, siliconnitrogen, nitrogendepth, depthwafers, waferschemical, chemicalellipsometry, ellipsometrysputter, sputterlayers, layersoxidized, oxidizedrsd